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汽車(chē)燈光智能調節裝置的設計研究論文
本文研究設計了一種汽車(chē)燈光智能調節裝置，其組成包括紅外人體傳感器模塊、MCU模組、遠近光驅動(dòng)模塊、燈光亮度驅動(dòng)模塊。文章介紹了該裝置的總體設計思路與軟硬件設計方法，該裝置運行穩定性高，抗干擾性強，成本較低，可以批量生產(chǎn)并應用到汽車(chē)燈光控制系統中。
0 引言
燈光系統是汽車(chē)的重要安全設備之一，目前部分高檔汽車(chē)配備燈光控制系統，但控制調節功能單一，主要是利用光感傳感器檢測環(huán)境亮度的變化來(lái)自動(dòng)控制大燈的開(kāi)啟與關(guān)閉，部分汽車(chē)能自動(dòng)調整光柱高度，但由于成本太高，只有少部分高檔汽車(chē)安裝高度調整裝置。大部分汽車(chē)安裝有手動(dòng)調節大燈高度裝置，但在實(shí)際應用中，駕駛員一般把大燈高度調至最高，與機動(dòng)車(chē)、行人、非機動(dòng)車(chē)交會(huì )時(shí)，不會(huì )及時(shí)變換燈光高度，造成行人、非機動(dòng)車(chē)駕駛人光炫，無(wú)法看清路面，容易發(fā)生危險。
因此，研制出能夠及時(shí)發(fā)現行人、非機動(dòng)車(chē)駕駛人，能自動(dòng)調節大燈高度、亮度，提高行人、非機動(dòng)車(chē)駕駛人安全的裝置具有一定的社會(huì )應用價(jià)值，該裝置成本低廉、針對性強。
1 國內外現狀和發(fā)展趨勢
�。�1）國外研究現狀。國外汽車(chē)燈光智能科技控制技術(shù)非常完善，應用范圍廣，但價(jià)格貴。其工作原理是采用光電傳感器檢測環(huán)境光線(xiàn)來(lái)分析判斷，通過(guò)辨別光線(xiàn)強度來(lái)控制開(kāi)啟汽車(chē)大燈燈光，實(shí)現燈光轉換。
�。�2）國內研究現狀。國內汽車(chē)已安裝有汽車(chē)燈光智能產(chǎn)品，具有根據光傳感器檢測環(huán)境光線(xiàn)來(lái)控制開(kāi)啟汽車(chē)大燈，但功能少，靈敏度低，會(huì )車(chē)時(shí)無(wú)法判斷行人及非機動(dòng)車(chē)。
2 設計方案
根據前期我們的調研和國內外該產(chǎn)品的研究現狀， 汽車(chē)燈光智能調節裝置設計采用ATMEL公司的ATMEGA328P—PU16位單片機和功率驅動(dòng)器件，實(shí)現汽車(chē)前照燈燈光智能控制，系統設計框圖如圖1所示。
主要功能如下：
�。�1）自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈；安裝有燈光智能控制系統的汽車(chē)在黑天或者進(jìn)出地下車(chē)庫時(shí)能根據環(huán)境光線(xiàn)的變化自動(dòng)控制大燈開(kāi)啟與關(guān)閉；
�。�2）會(huì )車(chē)變光并調整高度、亮度；安裝有燈光智能控制系統的汽車(chē)與汽車(chē)、行人或非機動(dòng)車(chē)在夜間會(huì )車(chē)時(shí)，相距80—140m時(shí)，車(chē)前大燈可從遠光變?yōu)榻�，并調整燈光高度、亮度。會(huì )車(chē)結束后，汽車(chē)大燈燈光自動(dòng)恢復為遠光（如果前方仍然有機動(dòng)車(chē)、行人或非機動(dòng)車(chē)會(huì )車(chē)，將繼續近光并調整高度、亮度。
3 系統設計
汽車(chē)智能燈光控制裝置包括紅外人體傳感器模塊、MCU模組、遠近光驅動(dòng)模塊，燈光亮度驅動(dòng)模塊、汽車(chē)燈組電路等組成。
�。�1）工作原理。
傳感器通過(guò)A/D轉換電路把模擬信號轉換成數字信號通過(guò)GPIO接口與Arduino處理芯片連接，并且通過(guò)GPIO接口把處理結果通過(guò)A/D轉換把數字型號通過(guò)電壓的形式反饋給控制電路。程序代碼采用C語(yǔ)言編寫(xiě)并進(jìn)行匯編，控制程序具有極高的執行效率、穩定性、可移植性。且具有較強的可擴展性，具備可擴展的CANBUS通訊接口。
利用光敏電阻在不同照度下的電阻變化原理，通過(guò)ATMEGA328P—PU程序的模擬量接口輸入電壓，從而分析出照度的強弱。
�。�2）硬件設計。
1）光線(xiàn)強度監控電路。光敏電阻一端接+5VDC，一端接在A(yíng)TMEGA328P—PU的模擬量輸入口。ATMEGA328P—PU內部采用C語(yǔ)言編寫(xiě)的電壓識別程序，每0。1S采集一次光線(xiàn)照度數據。程序比較后通過(guò)數字量輸出端子輸出電壓驅動(dòng)遠近光燈驅動(dòng)電路，從而起到調節遠近光的作用；2）ATMEGA328P—PU單片機。ATMEGA328P—PU是整個(gè)系統的控制核心。它負責把光線(xiàn)傳感器、人體傳感器、遠近光燈驅動(dòng)電路、燈光強度傳感器以及外圍輔助電路連接到一起，形成一個(gè)有機體系。通過(guò)C語(yǔ)言編寫(xiě)的邏輯控制程序、PID程序智能控制遠近光燈切換、燈光強度等安全輔助功能。
單片機選用美國愛(ài)特梅爾公司的ATMEGA328P—PU為核心的單片機。該單片機主要功能：高性能、低功耗；采用先進(jìn)的RISC體系結構；高耐力非易失性?xún)却娑�；內部校準振蕩器；外部和內部中斷源�?個(gè)睡眠模式：空閑，ADC降噪、電源保存、關(guān)閉、待機狀態(tài)、待機擴展；輸入輸出端子23個(gè)；模數轉換器輸入數8個(gè)；速度20MHZ；程序存儲器容量32KB；電源電壓最小1。8VDC、最大5VCD；閃存容量32KB；選擇這款單片機作為汽車(chē)燈光智能控制系統的主控芯片，一方面是滿(mǎn)足需求實(shí)現功能；另一方面由于系統采用C語(yǔ)言編寫(xiě)并支持上傳和下載功能，便于系統的開(kāi)發(fā)和升級；3）燈光驅動(dòng)電路。該電路采用放大電路和繼電器組成。由于繼電器驅動(dòng)電路為3VDC，ATMEGA328P—PU的數字量輸出端子不能直接驅動(dòng)。所以ATMEGA328P—PU的數字量端子輸出的電流驅動(dòng)放大電路，通過(guò)放大電路驅動(dòng)繼電器。
4 結束語(yǔ)
本設計結合我國汽車(chē)燈光控制發(fā)展的的實(shí)際情況，研究設計開(kāi)發(fā)具有較高穩定性和可靠性， 成本低廉的燈光智能調節裝置。該裝置由傳感器對汽車(chē)燈光、人體進(jìn)行檢測，單片機對數據進(jìn)行分析處理并輸出， 從而對汽車(chē)燈光進(jìn)行智能化控制， 可廣泛應用于汽車(chē)制造及改裝企業(yè)。
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